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《中国科学院大学(中国科学院近代物理研究所)》 2018年
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CiADS质子加速器屏蔽层外环境介质次级放射性分析

颜永刚  
【摘要】:由中国科学院近代物理研究所负责设计和建设的加速器驱动嬗变研究装置(CiADS)将建于广东省惠州市。作为一个核装置,CiADS质子加速器运行过程中,会因束流损失等原因在隧道屏蔽层外产生一个以中子为主的次级粒子场,中子与环境介质(岩石、土壤和地下水等)长期作用,会产生放射性核素,造成次级放射性影响。因此,评估CiADS质子加速器屏蔽层外环境介质内的次级放射性水平不仅对公众健康有着重要意义,对屏蔽设计以及退役后土地的再利用也具有一定的指导作用。本文围绕CiADS质子加速器因束流损失产生的次级中子活化环境介质问题,系统地分析了CiADS质子加速器屏蔽层外环境介质内次级放射性核素的产生机理、分布特点、变化规律及其影响因素等。本论文完成了以下工作。首先,分析卵石样品辐照前的本底放射性、元素成分和密度等信息。然后利用~(241)Am-Be中子源对环境中常见的卵石材料进行了辐照实验,测量和分析辐照后卵石样品内产生的~(24)Na、~(54)Mn和~(56)Mn等放射性核素的比活度,同时,利用Geant4模拟中子辐照实验。实验和模拟结果显示,~(24)Na比活度在几十到几千Bq?kg~(-1)范围内,~(54)Mn的比活度在几十Bq?kg~(-1)范围内,~(56)Mn的比活度在几十到几百Bq?kg~(-1)范围内,~(27)Mg比活度在几千Bq?kg~(-1)范围内。此外,利用Geant4模拟1 W/m均匀束流损失条件下,CiADS质子加速器高能传输段(HEBT)以及其升级到600 MeV或1.2 GeV后,隧道底部和左侧混凝土屏蔽层外的中子能谱以及土壤、卵石和地下水等环境介质因中子活化产生的次级放射性核素的饱和比活度。研究结果表明,CiADS质子加速器运行期间束流损失产生的中子泄露到屏蔽层外活化环境介质产生的放射性核素活度浓度将远低于GB18871-2002和美国NCR规定的豁免水平,长期造成次级放射性影响的核素主要是:~3H,~7Be,~(22)Na,~(54)Mn和~(55)Fe等。
【学位授予单位】:中国科学院大学(中国科学院近代物理研究所)
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2018
【分类号】:TL503

【参考文献】
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